RU2107714C1

RU2107714C1 - Fuel composition

Info

Publication number: RU2107714C1
Application number: RU95101464A
Authority: RU
Inventors: Р.З. Сафиева; Р.З. Сюняев; Т.С. Фролова; Ю.О. Морозов
Original assignee: Производственно-коммерческая фирма "Петротек"
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1998-03-27
Also published as: RU95101464A

Abstract

FIELD: liquid fuels. SUBSTANCE: composition based on gasoline fraction is supplemented with 1.10 wt % of propionic acid diethanolammonium salt or interaction product of diethanolamine and mixture of ethylhexanol with oxyethylated alkylphenol, or interaction product of diethanolamine and mixture of C₇-C₁₂-fraction of fatty alcohols with oxyethylated alkylphenol. EFFECT: improved fuel quality. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к топливным композициям, используемым в двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to the field of oil refining, in particular, to fuel compositions used in internal combustion engines.

Известны топливные композиции, представляющие собой:
Композицию пускового топлива, содержащую серный эфир, газовый бензин, изопропилнитрат, антиокислительные и антиизносные присадки и добавку диоксана в количестве 0,01-1,50 мас.%, снижающего поверхностное натяжение жидкости, обеспечивающего лучшее химическое распыление и повышающего испарение (авт. св. N 486036, C 10 L 1/18, 1975). Недостатком композиции является ядовитость диоксана;
композицию дизельных фракций и полифункциональных полимерных перекисей в количестве 0,01-1,50 мас.%, повышающие скорость воспламенения дизельных топлив, улучшающие процесс их горения и повышающие цетановое число (авт. св. N 236897, C 10 L 1/18, 1969). Однако данная композиция не применима для двигателей внутреннего сгорания.Known fuel compositions, which are:
A starting fuel composition containing sulfur ether, gas gasoline, isopropyl nitrate, antioxidant and antiwear additives and an additive of dioxane in an amount of 0.01-1.50 wt.%, Reducing the surface tension of the liquid, providing better chemical spraying and increasing evaporation (ed. N 486036, C 10 L 1/18, 1975). The disadvantage of the composition is the toxicity of dioxane;
the composition of diesel fractions and polyfunctional polymer peroxides in an amount of 0.01-1.50 wt.%, increasing the ignition rate of diesel fuels, improving the combustion process and increasing the cetane number (ed. St. N 236897, C 10 L 1/18, 1969 ) However, this composition is not applicable to internal combustion engines.

Наиболее близкой к предлагаемой композиции по технической сущности и достигаемому результату является топливная композиция на основе бензина с добавлением двухосновной калиевой соли полиизобутилзамещенной янтарной кислоты в количестве 4•10^-4-5•10^-5 мас.%, улучшающей процессы сгорания, в частности, раннего воспламенения и скорости распространения пламени в цилиндре (авт. св. N 1568891, C 10 L 1/18, 1990). Данная композиция не регулирует фракционный состав бензинов.Closest to the proposed composition in terms of technical nature and the achieved result is a gasoline-based fuel composition with the addition of a dibasic potassium salt of polyisobutyl substituted succinic acid in an amount of 4 • 10 ^-4 -5 • 10 ^-5 wt.%, Which improves combustion processes, in particular, early ignition and flame propagation velocity in the cylinder (ed. St. N 1568891, C 10 L 1/18, 1990). This composition does not regulate the fractional composition of gasolines.

Известно, что испаряемость топлив имеет большое значение для надежной работы двигателей (особенно в период запуска), во время хранения (особенно для бензинов и топлив, начало кипения которых лежит в пределах 60^oC) (Гуреев А.А., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химмотология.-М.: Химия, 1986, 366 с.). В бензинах, вследствие возможных потерь легких фракций происходят следующие изменения: уменьшается октановое число, повышается температура начала кипения и температура выкипания 10, 50 и 90%, а в некоторых случаях может повыситься температура конца кипения бензинов, уменьшается давление насыщенных паров. В результате ухудшения пусковых свойств бензинов осложняется запуск двигателя. Потери головных фракций и утяжеление фракционного состава бензина приводят к затруднению запуска двигателей при низких температурах. В то же время облегчение фракционного состава бензинов вызывает иные осложнения при эксплуатации - образование паровых пробок в системе питания двигателей. Появление паровых пробок вызвано следующим. При нагревании бензина в топливной системе низкокипящие углеводороды испаряются, образуя пары, объем которых в 150-200 раз превосходит объем жидкой фазы. При работе автомобильного двигателя в летнее время года в условиях высоких температур бензин может нагреться до такой температуры, при которой образуется очень много паров, и горючая смесь в результате резкого обеднения не может воспламениться от искры зажигания. Двигатель при этом "глохнет". Для улучшения пусковых свойств бензинов желательно большее содержание низкокипящих фракций, а с целью предупреждения образования паровых пробок в топливной системе двигателя необходимо меньшее содержание таких фракций. Следовательно, оптимизация фракционного состава бензинов является одной из основных проблем надежности эксплуатации автомобилей в любое время года и во всех климатических условиях.It is known that the volatility of fuels is of great importance for the reliable operation of engines (especially during start-up), during storage (especially for gasolines and fuels, the beginning of boiling of which lies within 60 ^o C) (Gureev A.A., Fuks I.G. ., Lashkhi V.L. Chemotology.-M.: Chemistry, 1986, 366 p.). In gasolines, due to possible losses of light fractions, the following changes occur: the octane number decreases, the boiling point increases and the boiling point increases 10, 50, and 90%, and in some cases the temperature of the boiling point of gasolines increases, and the vapor pressure decreases. As a result of deterioration in the starting properties of gasolines, starting the engine is complicated. Losses of overhead fractions and an increase in the fractional composition of gasoline make it difficult to start engines at low temperatures. At the same time, facilitating the fractional composition of gasolines causes other complications during operation - the formation of steam plugs in the engine power system. Steam plugs are caused by the following. When gasoline is heated in the fuel system, low-boiling hydrocarbons evaporate, forming vapors, the volume of which is 150-200 times the volume of the liquid phase. When the car engine is running in the summertime at high temperatures, gasoline can warm up to a temperature at which a lot of vapor is formed, and the fuel mixture as a result of sudden depletion cannot ignite from an ignition spark. The engine stalls. To improve the starting properties of gasolines, a higher content of low boiling fractions is desirable, and in order to prevent the formation of steam plugs in the fuel system of the engine, a lower content of such fractions is required. Therefore, the optimization of the fractional composition of gasolines is one of the main problems of the reliability of automobile operation at any time of the year and in all climatic conditions.

В связи с этим задачей изобретения является разработка топливной композиции, позволяющей регулировать фракционный состав и испаряемость бензинов. In this regard, the objective of the invention is to develop a fuel composition that allows you to control the fractional composition and volatility of gasolines.

Поставленная задача решается предлагаемой топливной композиций, содержащей бензиновые фракции и добавку, отличительной особенностью которой является то, что в качестве добавки она содержит диэтаноламиновую соль пропионовой кислоты или продукт взаимодействия диэтаноламина со смесью этилгексанола и оксиэтилированного алкилфенола или продукт взаимодействия диэтаноламина со смесью фракции синтетических жирных спиртов (C₇-C₁₂ и оксиэтилированного алкилфенола в количестве 1•10^-5 - 1•10^-3 мас.%. (Абрамзон А.А. и др. Поверхностно-активные вещества. -Л.: Химия, 1988, с. 199).The problem is solved by the proposed fuel compositions containing gasoline fractions and an additive, the distinguishing feature of which is that it contains the diethanolamine salt of propionic acid or the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of ethylhexanol and ethoxylated alkyl phenol or the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of a fraction of synthetic fatty alcohols ( C ₇ -C ₁₂ and the oxyethylated alkylphenol in an amount of 1 • 10 ^-5 -. 1 • 10 ^-3 wt% (Abramson AA etc. Surfactants the active material.. Twa. -A .: Chemistry, 1988, p. 199).

Указанные добавки синтезируют по реакции Манниха (Беккер Г. и др. Органикум/ Практикум по органической химии. Т.II -М.: Мир, 1979, с. 152). Проведение синтеза описывается в примерах. Топливные композиции готовят введением расчетных количеств добавки и последующим перемешиванием смеси в течение 20-30 мин при температуре 40-60^oC.These additives are synthesized by the Mannich reaction (Becker G. et al. Organikum / Workshop on Organic Chemistry. T.II-M.: Mir, 1979, p. 152). The synthesis is described in the examples. Fuel compositions are prepared by introducing calculated amounts of the additive and then mixing the mixture for 20-30 minutes at a temperature of 40-60 ^o C.

Пример 1. Синтез диэтаноламиновой соли пропионовой кислоты (добавка 1). В колбу, снабженную ловушкой Дина-Старка, загружают 19,98 г пропионовой кислоты, 12,4 г водного раствора формальдегида и 136 мл бензола, при постоянном перемешивании и подаче азота подогревают смесь до кипения и в течение 30 мин прибавляют 14,3 г диэтаноламина, предварительно расплавленного на водяной бане. Реакционную массу кипятят при перемешивании еще 1,5 ч до прекращения выделения воды в ловушку Дина-Старка. После этого реакционную массу охлаждают, отгоняют бензол. Полученный продукт (выход составляет 86% от теоретического) представляет собой вязкую жидкость темно-бурого цвета, с характерным запахом. Example 1. Synthesis of diethanolamine salt of propionic acid (additive 1). 19.98 g of propionic acid, 12.4 g of an aqueous solution of formaldehyde and 136 ml of benzene are charged into a flask equipped with a Dean-Stark trap, with constant stirring and nitrogen supply, the mixture is heated to boiling and 14.3 g of diethanolamine are added over 30 minutes pre-melted in a water bath. The reaction mass is boiled with stirring for another 1.5 hours until the evolution of water into the Dean-Stark trap ceases. After that, the reaction mass is cooled, benzene is distilled off. The resulting product (yield 86% of theory) is a dark brown viscous liquid with a characteristic odor.

Пример 2. Синтез продукта взаимодействия диэтаноламина со смесью этилгексанола и оксиэтилированного алкилфенола (добавка 2). В колбу, снабженную ловушкой Дина-Старка, загружают 225,18 г смеси этилгексанола и оксиэтилированного алкилфенола формулы C_nH_2n+1C₆H₄O(CH₂CH₂O)_mH, где n=8-10, m= 10-12, взятых в соотношении 1:1, 12,4 г водного раствора формальдегида и 136 мл бензола, при постоянном перемешивании и подаче азота подогревают смесь до кипения и в течение 30 мин прибавляют 14,3 г диэтаноламина, предварительно расплавленного на водяной бане. Далее реакцию ведут как в примере 1.Example 2. Synthesis of the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of ethylhexanol and ethoxylated alkyl phenol (additive 2). 225.18 g of a mixture of ethyl hexanol and hydroxyethylated alkyl phenol of the formula C _n H _{2n + 1} C ₆ H ₄ O (CH ₂ CH ₂ O) _m H are loaded into a flask equipped with a Dean-Stark trap, where n = 8-10, m = 10-12, taken in a 1: 1 ratio, 12.4 g of an aqueous solution of formaldehyde and 136 ml of benzene, with constant stirring and a supply of nitrogen, the mixture is heated to boiling and 14.3 g of diethanolamine, previously melted in a water bath, are added over 30 minutes . Next, the reaction is carried out as in example 1.

Пример 3. Синтез продукта взаимодействия диэтаноламина со смесью фракции синтетических жирных спиртов C₇-C₁₂ и оксиэтилированного алкилфенола (добавка 3). В колбу, снабженную ловушкой Дина-Старка, загружают 230,31 г смеси фракции синтетических жирных спиртов C₇-C₁₂ и оксиэтилированного алкилфенола формулы C_nH_2n+1C₆H₄O(CH₂CH₂O)_mH, где n=8-10, m=10-12, взятых в соотношении 1: 1, 12,4 г водного раствора формальдегида и 136 мл бензола, при постоянном перемешивании и подаче азота подогревают смесь до кипения и в течение 30 мин прибавляют 14,3 г диэтаноламина, предварительно расплавленного на водяной бане. Далее реакцию ведут как в примере 1.Example 3. Synthesis of the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of a fraction of synthetic fatty alcohols C ₇ -C ₁₂ and hydroxyethylated alkyl phenol (additive 3). Into a flask equipped with a Dean-Stark trap, load 230.31 g of a mixture of a fraction of synthetic fatty alcohols C ₇ -C ₁₂ and ethoxylated alkyl phenol of the formula C _n H _{2n + 1} C ₆ H ₄ O (CH ₂ CH ₂ O) _m H, where n = 8-10, m = 10-12, taken in a 1: 1 ratio, 12.4 g of an aqueous solution of formaldehyde and 136 ml of benzene, with constant stirring and a supply of nitrogen, the mixture is heated to boiling and 14.3 are added over 30 minutes g diethanolamine, previously melted in a water bath. Next, the reaction is carried out as in example 1.

Пример 4. Приготовление композиции, содержащей 1•10^-3 мас.% добавки 1. К 2999,97 г бензиновых фракций, составляющих основу бензина А-76 без товарных присадок, добавляют 0,03 г диэтаноламиновой соли пропионовой кислоты. Смесь подогревают до 60^oC и перемешивают механической мешалкой в течение 20 мин. Далее полученная композиция исследуется стандартным методом с целью получения характеристик
Аналогично готовятся топливные композиции, содержащие добавку 1 в количестве 5•10^-4, 1•10^-4, 5•10^-5, 1•10^-5 мас.%. Результаты исследования приготовленных композиций приведены также в табл. 1.Example 4. Preparation of a composition containing 1 • 10 ^-3 wt.% Additives 1. To 2999.97 g of gasoline fractions that form the basis of gasoline A-76 without commercial additives, add 0.03 g of diethanolamine salt of propionic acid. The mixture is heated to 60 ^° C. and stirred with a mechanical stirrer for 20 minutes. Next, the resulting composition is investigated by a standard method in order to obtain characteristics
Fuel compositions containing additive 1 in an amount of 5 • 10 ^-4 , 1 • 10 ^-4 , 5 • 10 ^-5 , 1 • 10 ^-5 wt.% Are similarly prepared. The results of the study of the prepared compositions are also shown in table. 1.

Пример 5. Композиция, содержащая 1•10^-3 мас.% добавки 2 готовится аналогично приготовлению композиции, содержащей добавку 1 в примере 4. Аналогично готовятся композиции с другими концентрациями добавки 2. Результаты исследования свойств этих композиций приведены в табл. 2.Example 5. A composition containing 1 • 10 ^-3 wt.% Additive 2 is prepared similarly to the preparation of a composition containing additive 1 in example 4. Similarly, compositions are prepared with other concentrations of additive 2. The results of a study of the properties of these compositions are given in table. 2.

Пример 6. Композиция, содержащая 1•10^-3 мас.% добавки 3 готовится аналогично приготовлению композиции, содержащей добавку 1 в примере 4. Аналогично готовятся композиции с другими концентрациями добавки 3. Результаты исследования свойств этих композиций приведены в табл. 3.Example 6. A composition containing 1 • 10 ^-3 wt.% Additive 3 is prepared similarly to the preparation of a composition containing additive 1 in example 4. Similarly, compositions are prepared with other concentrations of additive 3. The results of a study of the properties of these compositions are given in table. 3.

Из данных табл. 1-3 видно, что в зависимости от концентрации добавки действие добавок меняется. Меньшие концентрации добавок увеличивают температуры выкипания отдельных фракций (нк, 10%). С увеличением концентрации добавок действие добавки меняется - уменьшаются температуры выкипания отдельных фракций (нк, 10%). Введение добавок и изменение их концентраций в бензине изменяет силы межмолекулярного взаимодействия в системе, что позволяет регулировать испарение, следствием чего является изменение фракционного состава топлива. (Сюняев З. И. и др. Нефтяные дисперсные системы.-М.: Химия, 1990, 224 с.)
Данный эффект позволяет улучшить фракционный состав бензина, не ухудшая остальных эксплуатационных свойств. В ряде случаев на НПЗ бракуется партия топлива, не соответствующая по фракционному составу параметрам ГОСТ. Для достижения требуемого качества обычно проводят трудоемкую операцию компаундирования больших объемов топлив разного качества, что требует значительных дополнительных материальных затрат. Также возможно ухудшение фракционного состава бензина в процессе длительного хранения и транспортировки, когда происходит испарение легкокипящих углеводородов и температуры кипения легких фракций повышаются. Применение добавок позволяет доводить свойства выбракованных партий топлива до товарных требований, улучшить свойства топлива непосредственно у потребителя, что особенно важно в южных районах, где необходимо повышение температуры начала кипения, 10% выкипания топлива для обеспечения лучшего пуска двигателя.From the data table. 1-3 it is seen that, depending on the concentration of the additive, the effect of the additives changes. Lower concentrations of additives increase the boiling point of individual fractions (nc, 10%). With an increase in the concentration of additives, the effect of the additive changes — the boiling temperatures of individual fractions decrease (nc, 10%). The introduction of additives and the change in their concentrations in gasoline changes the forces of intermolecular interaction in the system, which makes it possible to control evaporation, which results in a change in the fractional composition of the fuel. (Sunyaev Z. I. et al. Oil disperse systems.-M.: Chemistry, 1990, 224 p.)
This effect allows you to improve the fractional composition of gasoline, without compromising other operational properties. In some cases, a batch of fuel that does not meet the GOST parameters in terms of fractional composition is rejected at the refinery. To achieve the required quality, a laborious operation of compounding large volumes of fuels of different quality is usually carried out, which requires significant additional material costs. It is also possible to deteriorate the fractional composition of gasoline during long-term storage and transportation, when the evaporation of low-boiling hydrocarbons occurs and the boiling points of light fractions increase. The use of additives makes it possible to bring the properties of rejected batches of fuel to market requirements, to improve the properties of fuel directly at the consumer, which is especially important in the southern regions, where it is necessary to increase the boiling point and 10% boiling point of fuel to ensure better engine starting.

Claims

A fuel composition based on a gasoline fraction with the addition of an additive, characterized in that it contains a diethanolamine salt of propionic acid, or the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of ethylhexanol and hydroxyethylated alkyl phenol, or the product of the interaction of diethanolamine with a mixture of the fraction of fatty alcohols C ₇ - C ₁ ₂ and ethoxylated alkyl phenol in an amount of 1 • 10 ^- ⁵ - 1 • 10 ^- ³ wt.%.